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Explosionsmotor mit Stufenkolben. Der Erfindungsgegenstand ist in
der Zeichnung in einer Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt
des Motors nach Linie K-L der Abb. 3, Abb. 2 einen Querschnitt durch den Steuerungszylinder,
Abb. 3 einen Querschnitt durch den Arbeitszylinder und durch den Kolbenschieber
nach Linie P-e der Abb. i ; die Abb. 4 und 5 sind Längsschnitte, die die Arbeitsweise
des Motors verdeutlichen.
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Der Motor besteht aus einem kleineren Zylinder A und aus einem größeren
Zylinder Al. Neben diesen beiden Zylindern ist ein Steuerungszylinder AZ angeordnet.
In den Zylindern A und Al arbeitet der Stufenkolhen P, P1, dessen ringförmiger Querschnitt
die Arbeitsfläche bildet. Der Zylinder Al ist nach unten offen.
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In dem Zylinder Aa, dessen oberes Ende mit dem Vergaser und dessen
unteres Ende mit dem Auslaß d verbunden ist, arbeitet ein Kolbenschieber, dessen
beide Köpfe p und p, oben und unten eine Kammer C nach außen abschließen. Die Öffnungen
0 und 01 dieser Kammer kommen abwechselnd mit den Kanälen c und cl zur Deckung,
die zu den Zylindern A bzw. Al führen.
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Die Kammer C besitzt ferner eine längliche Öffnung 1, die die Verbindung
mit dem Zünder Z herstellt, wenn sie mit dem Kanal h in der Wandung des Steuerungszylinders
AZ zur Deckung kommt.
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Der Kolben P, P1 überträgt seine Bewegung durch die Kolbenstange B
auf die Kurbelwelle, die durch Vermittlung der Stange b des Kreuzkopfes s und der
Stange t den Kolbenschieber, p1 steuert.
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Die Abb. 4 und 5 zeigen die gegenseitige Stellung des Kolbens P, P1
und des Kolbenschiebers P, p, In beiden Abbildungen ist der Kolben P, P1 in seiner
Mittellage gezeichnet, während der Kolbenschieber in seinen Endstellungen dargestellt
ist. Der kleine Kolben P wirkt als Kolben der Ladepumpe und fördert das frische
Gemisch in die Explosionskammer C. Der Kolben P1 ist der Arbeitskolben. Der Kolbenhub
ist in den Abb. 4 und 5 mit a-d bezeichnet. Der Raum F und die Kanäle cl bilden
den Kompressionsraum des Zylinders Al, in welchem die zurückgebliebenen Gase, die
auch mit Luft gemischt sein können, komprimiert werden.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende `'Fenn der Kolben P1 in
seinem oberen Totpunkt sich befindet, nachdem er die zurückgebliebenen Gase im Raum
F komprimiert hat, gibt der untere Kanal o1 des Kolbenschiebers, der sich in der
Mitte seines Aufwärtshubes (Abb. i) befindet, die Öffnungen C,
frei. Das Gemisch
strömt aus der Kammer C durch die Öffnungen 0l, Cl in die im Raum F zurückgebliebenen
Gase, deren Temperatur und Druck nach Maßgabe des Verhältnisses ihres Volumens zum
Volumen des frischen Gemisches bei dieser Verdichtung erhöht wird, aber unterhalb
der in der Kammer C herrschenden Temperatur bleibt, weil die etwa im Verhältnis
6oProzent im Zylinderraum Fzurückgebliebenen Gase sich mit der etwa 4o Prozent betragenden
neuen Ladung vermischen. Es findet hier aho ein Abfall der Temperatur der aus der
Kammer C in den Zylinderraum F 'strömenden Gase statt. Nach dieser Mischung und
nach dem durch sie hervorgerufenen Temperaturabfall wird die Explosion eingeleitet.
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Die Temperatur und der Druck der ganzen Gasmasse sind so berechnet,
daß der Druck der Gase nach der Expansion, die während des Weges von a nach c erfolgt
(vgl. in Abb.4), dem Atmosphärendruck gleich wird. Von c
an tritt
im Zylinder A1 ein Unterdruck ein, der bis zum unteren Totpunkt des Kolbens P1 zunimmt,
auf dessen vorderer Seite ein atmosphärischer Gegendruck auftritt, der von c nach
d ebenfalls zunimmt. Dieser Druck hebt die Trägheitswirkungen der bewegten Teile
am EndedesArbeitshubes des KolbensP nahezuauf.
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Während des Arbeitshubes des Kolbens P, P1 von a nach
d hat der Kolbenschieber einen halben Hub nach unten (Abb. 4) und dann einen
halben Aufwärtshub (Abb. 5) ausgeführt, worauf er die Öffnungen Cl schließt. Die
Explosionskammer C war also mit dem Zylinder A1 während des ganzen Hubes des Kolbens
P1 von a nach d in Verbindung, so daß die Gase in der Kammer an der
im Zylinder A1 erzeugten Senkung der Temperatur teilgenommen haben.
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In dem Augenblicke, wo der Kolben P, P1 in d (Abb. 5) seinen Rückgang
beginnt, übt der Atmosphärendruck auf die äußere Fläche des Kolbens P infolge des
im Zylinder Al herrschenden Unterdruckes eine treibende Kraft aus,, die auf dem
Wege des Kolbens P, P, von d-c abnimmt. Ist nun durch die auf diesem Wege stattfindende
Kompression der entspannten Gase im Zylinder A1 der Atmosphärendruck wieder erreicht,
so wird der auf die äußere Fläche des Kolbens P1 ausgeübte Druck im Punkte c (Abb.
5) aufgehoben. Während des Weges des Kolbens P, P1 von d nach c hat der im Aufwärtshub
befindliche Kolbenschieber P1 die Öffnungen cl geschlossen gehalten, und er gibt
sie erst frei, wenn der Kolben P, P1 im Punkte c angekommen ist, wodurch der Zylinder
Al mit dem Auslaß verbunden wird. Der ohne Druck stattfindende Austritt der Gase
geht ohne Geräusch vor sich und seine Dauer fällt zusammen mit dem Ende des Aufwärtshubes
des Kolbenschiebers P, p und einem Teil seines Abwärtshubes, bis der untere Kopf
P1 des Kolbenschiebers die Öffnungen Cl geschlossen hat. In diesem Augenblicke ist
der Kolben P, P1 in b angekommen und beginnt die im Zylinder Al zurückgebliebenen
Gase zu komprimieren. Diese Kompression dauert während des Überganges des Schieberkopfes
P1 über die Öffnungen Cl und während des Weges von b bis a (Abb. 5)
des Kolbens P, P1 an. In diesem Augenblicke ist der niedergehende Kolbenschieber
dabei, seine unteren Öffnungen cl mit den Kanälen zu verbinden und die Verbindung
zwischen der Kammer F und der Kammer C freizugeben. Der Kolben P, Pl beginnt einen
neuen Arbeitshub. Die Zeitdauer, während welcher der Kopf des Kolbenschiebers die
Öffnungen Cl überdeckt, ist bei seinem Aufwärtsgang ebenso groß wie bei seinem Abwärtsgang.
Die Abstände a-b und c-d sind gleich groß.
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Der Kolben P, P1 beginnt seinen Saughub, wenn der obere Kopf des Kolbenschiebers
bei seinem Abwärtsgang die Öffnungen C freigegeben hat (vgl. Abb. 4), um die neue
Ladung in den Zylinder A eintreten zu lassen. Vor diesem Zeitpunkt hält der Kopf
p des Kolbenschiebers diese Öffnungen c geschlossen, bis der Kolben P einen Weg
zurückgelegt hat, der notwendig ist, um die verdichteten Gemischteile, die während
des vorhergehenden Hubes des Kolbens P, P1 in den toten Räumen über diesem und in
den in die Öffnungen c mündenden Kanälen komprimiert worden sind, auf den Atmosphärendruck
zu entspannen. Die Dauer des Ansaugens des Kolbens P, P1 wird daher auf die Zeit
beschränkt, wo der niedergehende Kolbenkopf p die Öffnungen C freigibt, bis zu dem
Augenblicke, wo der aufwärtsgehende Kolbenschieber diese Öffnungen wieder schließt.
Der nutzbare Saughub entspricht daher dem Abstand q-v.
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Wenn der Kolben P, P1 seinen Aufwärtsgang beginnt, komprimiert er
während seines ganzen Hubes das Gemisch in der Kammer C, die während dieser Zeit
mit dem Zylinder A verbünden ist.
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Die Kammer C ist also, während der Kolben das Gemisch im Zylinder
A und in der Kammer C verdichtet, von dem Zylinder Al vollkommen getrennt. Dagegen
ist während des Arbeitshubes des Kolbens diese Kammer vom Zylinder A vollkommen
getrennt.